Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание объекта модернизации

1.1 Общее описание группы станков, к которой относится выбранный станок, назначение и область их применения

Токарный станок - станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т.д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец - режущий инструмент - перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

В состав токарной группы станков входят станки выполняющие различные операции точения: обдирку, снятие фасок, растачивание и т.д.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации ЭНИМС, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам. Станки предназначены главным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьб и обработки торцовых поверхностей деталей типа тел вращения с помощью разнообразных резцов, свёрел, зенкеров, развёрток, метчиков и плашек.

Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.

Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины. Самые известные токарные станки в советское время - 1К62 и 16К20.

Токарно-винторезный станок модели 163 является скоростным универсальным станком, предназначенным для, выполнения разнообразных токарных и винторезных работ, включая точение конусов с механической подачей и нарезание всех ходовых типов резьб: метрической, модульной, дюймовой и питчевой.

Жесткая конструкция станка, высокий верхний предел чисел оборотов шпинделя и сравнительно большая мощность привода дают возможность использовать его на скоростных режимах с применением твердосплавных резцов и инструментов из современных быстрорежущих сталей. На станке можно обрабатывать детали сравнительно больших размеров из черных и цветных металлов. Станок предназначен для использования в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

Основные узлы и приспособления станка (рис. 1.1). А - гитара сменных колес; В-передняя бабка с коробкой скоростей; В-четырехкулачковый патрон; Г - подвижной люнет; Д - четырехпозиционный резцедержатель; Е - суппорт; Ж - неподвижный люнет; 3 - задняя бабка; И - шкаф с электрооборудованием; К - станина; Л - привод быстрых перемещений суппорта; М - фартук; Н - поддон для сбора охлаждающей жидкости и стружки; О-коробка подач.

Органы управления. 1 - штурвал управления коробкой скоростей; 2-рукоятка для настройки на нормальный или увеличенный шаг резьбы и для деления при нарезании многозаходных резьб; 3 - рукоятка управления реверсивным механизмом для нарезания правых и левых резьб и двукратного увеличения подачи; 4 - рукоятка управления переборами; 5 - пуговка включения и выключения реечной шестерни; 6 - рукоятка поворота, фиксации и закрепления четырёхпозиционного резцедержателя; 7 - рукоятка включения и выключения механического перемещения верхней части суппорта; 8 - кнопка включения быстрых перемещений суппорта; 9 - рукоятка включения, выключения и реверсирования продольных и поперечных перемещений суппорта; 10-рукоятка закрепления и освобождения пиноли задней бабки; 11 - маховичок ручного перемещения пиноли задней бабки; 12 - включатель напряжения; 13 - переключатель для точения конусов или цилиндров; 14 - рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта; 15 и 21 - рукоятки включения, выключения и реверсирования вращения шпинделя; 16 - рукоятка включения и выключения маточной гайки; 17 и 22 - кнопочные станции пуска и остановки главного электродвигателя; 18 - рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта; 19 - пуговка включения и выключения механического поперечного перемещения суппорта; 20 - маховичок ручного продольного перемещения суппорта; 23 - рукоятка включения ходового винта или ходового валика; 24 и 25 - рукоятки для настройки требуемого шага резьбы или величины подачи; 26 - рукоятка выбора типа резьбы или подачи.

Движения в станке. Движение резания - вращение шпинделя с обрабатываемой деталью. Движения подач - прямолинейное поступательное перемещение суппорта в продольном и поперечном направлениях, а верхней части суппорта - под углом к оси вращения шпинделя; прямолинейное поступательное перемещение задней бабки совместно с суппортом вдоль оси вращения шпинделя. Движение образования винтовой поверхности - прямолинейное поступательное перемещение суппорта в продольном направлении, кинематически связанное с вращением шпинделя. Вспомогательные движения - быстрые механические и ручные установочные перемещения суппорта в продольном и поперечном направлениях и под углом к оси вращения шпинделя, ручное прямолинейное перемещение пиноли задней бабки, ручной периодический поворот четырехпозиционного резцедержателя.



Рисунок 1.1 - Станок модели 163

1.2 Технические характеристики выбранного станка

Высота центров в мм……………………………………………….315

Наибольший диаметр обрабатываемой детали в мм

над станиной…………………………………………………….630

над нижней частью суппорта………………………………….340

Диаметр отверстия в шпинделе в мм……………………………….70

Расстояние между центрами в мм……………….……….1400, 2800

Число скоростей вращения шпинделя………………………….…24

Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту………………10-1250

Количество величин подач суппорта………………………………40

Пределы величин подач суппорта в мм/об

продольные…………………………………….………0.10-3.20

поперечные………………………………….………….0.04-1.18

Пределы величин подач вертикальной части суппорта в мм/об…………………………………………………………………0.033-1

Скорость быстрых продольных перемещений суппорта в м/мин………………………………………………………………….…..3.6

Мощность главного электродвигателя в кВт……………………14

1.3 Описание кинематической схемы станка

Вал I (рис. 1.2) коробки скоростей получает вращение от главного электродвигателя мощностью 14 кВт через клиноременную передачу 200-280. На валу I свободно вращаются блок шестерен 40, 45 и одиночное колесо 45, которые могут быть соединены с валом I посредством двусторонней дисковой фрикционной муфты М_ф. Для получения прямого вращения шпинделя муфта М_ф включается влево, и вал II получает вращение через двойной подвижный блок шестерен Б₂ с двумя различными скоростями. Включением муфты М_ф вправо, шпинделю сообщается обратное направление вращения, а валу II движение передается через широкое паразитное колесо 32 с одной скоростью.

От вала II вращение передается валу III посредством тройного подвижного блока шестерен Б₂ с шестью различными скоростями. При среднем положении тройного подвижного блока шестерен Б₃ вращение от вала III сообщается непосредственно шпинделю VI. В двух других положениях блока Б₃ движение передается валу IV и далее через шестерни 24-96, вал V и двойной подвижный блок шестерен Б₄ шпинделю VI.

Как видно из графика скоростей (рис. 1.3), шпиндель имеет 24 различные скорости, от 10 до 1250 об/мин. При обратном вращении шпиндель имеет только 12 скоростей, от 18 до 1800 об/мин.

Минимальное число оборотов шпинделя в минуту n_min определяется из выражения

n_min = 14500.985 ? 10 об/мин.

Движения подач заимствуются непосредственно от шпинделя через шестерни 60-60, когда двойной подвижный блок шестерен Б₅ сдвинут вправо. При подаче используются только два положения подвижного блока шестерен Б₆: среднее, когда зацепляются шестерни 28-56, и правое, когда зацепляются шестерни 42-42.

Показанное на схеме левое положение блока Б₆ применяется для нарезания левых резьб.

Коробка подач получает вращение от вала VIII через сменные колеса. При подаче сменные колеса устанавливаются по схеме С_n, а в коробке подач включаются муфты M₁ и М₂. Тогда вращение, от вала VIII передается ходовому валику XVII через сменные колеса 63-56-88-63, вал IX, муфту М₄, вал XI, один из блоков Б₇-Б₁₀, вал X, муфту М₂, вал XII, блок Б₁₁, вал XIII, муфту М₄ или перебор 30-60 и 30-60, вал XIV, шестерни 37-53 и вал XVI.

Центральный вал XIX фартука получает вращение от ходового валика через шестерни 24-44, муфту обгона Мо, вал XVIII и червячную передачу 3-36.

Продольная подача включается, выключается и реверсируется электромагнитной двусторонней фрикционной муфтой М₉₂. Движение от центрального вала XIX передается фартуку шестернями 55-55 или 52-26-52, муфтой M₉₂, валом XXVI, шестернями 22-66, валом XXVII и реечной передачей 12-рейка т = 4 мм.

До вала XXII, который получает вращение от центрального вала XIX через шестерни 55-55 или 52-26-52, муфту М ₉₁, вал XX и передачу 63-17-20, кинематическая цепь поперечной подачи и подачи верхней части суппорта является общей. Поперечная подача включается смещением подвижной шестерни 17. При этом поперечный ходовой винт получает вращение от вала XXII посредством шестерен 20-17.

Подача верхней части суппорта включается муфтой М₆. Движение при этом передается от вала XXII коническими шестернями 31-31, валом XXIII, передачей 30-30-30-30, валом XXIV, коническими шестернями 25-25 и муфтой М₆ ходовому винту XXV.

При нарезании резьбы движение заимствуется или непосредственно от шпинделя через шестерни 60-60, как и при подаче, или от вала IV через звено увеличения шага с шестернями 60-24-48-60.

Для нарезания метрической и дюймовой резьб сменные колеса устанавливаются по схеме С_п (63-56-88-63), а для нарезания модульной и питчевой резьб - по схеме С_р (63-56 и 37-88-53).

При выключенных муфтах М₁ и М₂ (как показано на схеме) нарезаются дюймовые и питчевые резьбы. Для нарезания метрической и модульной резьб муфты M₁ и М₂ включаются. Ходовой винт XV получает вращение от коробки подач, когда включена муфта М₅.

Быстрые перемещения суппорта во всех направлениях производятся от электродвигателя мощностью 1 кВт, установленного на фартуке станка. Вращение от электродвигателя передается шестернями 20-33 валу XVIII и далее по кинематическим цепям подач.

Обгонная муфта М₀ позволяет производить быстрые перемещения, не выключая рабочей подачи.

Лимб продольной подачи JI приводится в движение от вала XXVII посредством шестерен 75-37-149. Последнее колесо имеет внутренние зубья.

Ручные перемещения остальных рабочих органов станка осуществляются рукоятками, непосредственно закрепленными на ходовых винтах соответствующих передач.

Рисунок 1.2 - Кинематическая схема станка модели 163



Рисунок 1.3 - График скоростей станка модели 163

2. Обзор существующих мехатронных модулей

2.1 Классификация мехатронных модулей движения

Мехатронные модули движения, которые в настоящее время используются в производственных машинах и транспортных средствах нового поколения, можно подразделить на четыре группы.

Высокооборотные модули с максимальной частотой вращения от 9 000 до 250 000 мин-1 и мощностью от 0,1 до 30 кВт для металлорежущих станков, деревообрабатывающих машин, станков для сверления печатных плат, компрессоров и т.д.

В этих модулях используются воздушные и электромагнитные подшипники. Основные преимущества выпускаемых электрошпинделей на магнитных подшипниках:

- отсутствие механических контактов и, как следствие, износа;

- возможность использования более высоких (по сравнению с традиционными конструкциями) скоростей;

- небольшая вибрация, отсутствие трения и снижение тепловых потерь;

- возможность изменения жесткости и демпфирующих характеристик системы;

- возможность работы в вакууме и вредных средах;

- экологическая чистота.

Низкооборотные модули с максимальной частотой вращения от 4 до 300 мин-1, моментом от 10 до 2500 З·м и точностью позиционирования до 3» для поворотных столов станков, измерительных машин, оборудования для электронного машиностроения, узлов роботов и многоцелевых инструментальных головок.

Модули подобного типа могут с успехом применяться в электровелосипедах, инвалидных колясках, электромотоциклах, скутерах и других легких транспортных средствах. Технические характеристики некоторых транспортных ММД, например, электровелосипедов и инвалидных колясок существенно превышают характеристики лучших мировых производителей. Так, масса инвалидной коляски меньше на 30%, а пробег без подзарядки батареи больше на 50%, чем у импортных аналогов.

Модули линейного движения с усилием от 10 до 5000 З и скоростью до 32 м/с для приводов металлорежущих станков, промышленных роботов и измерительных машин, а также для запирающих устройств газо- и нефтепроводов.

Цифровые электроприводы с бесколлекторными синхронным и асинхронным двигателями мощностью до 10 кВт с моментом от 1 до 40 З·м и высоким отношением момента к массе для приводов подачи высокопроизводительных станков и роботов, текстильных и деревообрабатывающих машин, приводов вентиляторов, насосов и т.д. Блок управления такими приводами создается на базе силовых интеллектуальных схем и встраивается в корпус или клемную коробку электродвигателя.

2.2 Общая информация и технические характеристики существующих мехатронных модулей движения

Мехатронный модуль движения представляет собой конструктивно целостное изделие, объединяющее в едином корпусе двигатель, механическую, электрическую и информационную части, которое можно использовать индивидуально и в различных комбинациях с другими модулями. В связи с развитием новых электронных технологий, которые позволили создать миниатюрные датчики и электронные блоки для обработки их сигналов, в мехатронных модулях движения появились электронные и информационные устройства, что является их главным отличием от модулей движения.

Для создания современных движущихся систем и технологических машин необходимы разнообразные мехатронные модули движения. Требования к развиваемым силам, точности и скорости движений диктуются особенностями технологической операции, а требование минимизации размеров мехатронного модуля движения - необходимостью встраивания его в технологическую машину. Попытка синтеза мехатронного модуля движения из серийно выпускаемых компонентов может привести к технически и экономически неэффективным решениям. Поэтому более рациональным является проектирование специализированного модуля, наиболее полно отвечающего служебному назначению машины.

Технические характеристики мехатронных модулей можно разделить на следующие группы:

Основные электромеханические характеристики (в номинальном, максимальном и повторно-кратковременном режимах работы):

- для модулей вращательного движения - мощность, момент, частота вращения (макс., мин.), дискретность углового перемещения;

- для модулей линейного движения - мощность, усилие, скорость перемещения (макс., мин.), дискретность линейного перемещения.

Основные технологические характеристики - геометрические и конструктивные размеры (конус шпинделя, макс, длина рабочего хода линейного механизма, диаметр поворотного стола и т.п.).

Дополнительные технологические характеристики - наличие устройства подачи охлаждающей жидкости в зону резания, наличие устройства зажима-разжима крепления инструмента или детали, наличие устройств встроенного принудительного охлаждения, наличие устройств контроля геометрии обрабатываемой детали и т.п.

3. Расчётно-конструкторская часть

3.1 Расчёт шарико-винтовой передачи

Для расчета параметров шарико-винтовой передачи (ШВП) необходимо определить максимальное усилие передачи. Для этого при модернизации линейных перемещений суппорта токарного станка рассчитываем массу суппорта.

Исходя из габаритов суппорта станка, определенных приблизительно из общего вида станка и размеров, приведенных в технических характеристиках, масса суппорта равна:

m_суп = ,

где

В_суп, Г_суп, Д_суп - соответственно высота, глубина и длина суппорта станка, В_станка, Г_станка, Д_станка - соответственно высота, глубина и длина станка;

К_з.суп - коэффициент заполнения объема суппортом;

К_{з.станка} - коэффициент заполнения объема станком;

m_станка - масса станка.

В_суп = 800 мм, Г_суп = 1420 мм, Д_суп = 612 мм, К_з.суп = 0.4;

В_станка = 1680 мм, Г_станка = 1420 мм, Д_станка = 3530 мм, К_{з.станка} = 0.5;

m_станка = 4060 кг.

m_суп = = = 268 кг.

В случае модернизации токарного станка масса перемещаемого механизма (суппорта, револьверной головки и, собственно, инструмента) равна:

m_? = m_суп+m_{рев.голов.}+m_инстр.,

при

m_суп = 268 кг;

m_{рев.голов.} = 5 кг;

m_инстр. = 3 кг.

m_? = 268+5+3 = 276 кг.

При горизонтальном движении перемещаемого механизма, сила трения, возникающая в опорах скольжения, F_тр (Н), равна:

F_тр = m_?•g•f_c,

где

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²,

f_с - коэффициент трения скольжения, f_c = 0,15.

F_тр = 276*9.81*0.15 = 406 Н.

Максимальное усилие передачи, F_нагр (Н), для горизонтального перемещения при условии, что технологическое усилие F_техн при обработке детали составляет приблизительно 200…300% от силы трения, равно:

F_нагр = F_тр+F_техн = (3?4)•F_тр,

при

F_тр = 406 Н.

F_нагр = (3?4)•F_тр = 1421 Н.

3.2 Расчёт геометрических параметров винта ШВП

Для определения геометрических параметров звеньев механизма вначале задаемся некоторыми величинами в первом приближении.

Условие устойчивости винта определяется по формуле:

n_y = J_расч•q•E_y/F_нагр•I²_р.г.

где

n_у - коэффициент запаса устойчивости, для вертикальных винтов = 4;

F_нагр - максимальное усилие передачи = 1421 Н;

l_р.г. - рабочая длина гайки (принимают равной 2-4 шагам винта), мм;

q - коэффициент закрепления винта =40;

Е_у - модуль упругости первого рода материала винта = 2,1*10¹¹ Па;

J_расч - приведенный к винту момент инерции поступательно перемещающихся масс, мм⁴.

Угловая скорость гайки (винта) определяется по формуле:

щ = р?n/30,

где

n - частота оборотов вала двигателя = 750 об/мин.

щ = 3.14•750/30 = 78.5 рад/с.

Передаточное отношение ШВП определяется по формуле:

U_вп = щ/н,

где

н - линейная скорость винта (гайки) = 0.0669 м/с.

U_вп = 78.5/0.0669 = 1174 м^-1.

Шаг резьбы определяется по формуле:

P = 2•10³?р/U_вп•K,

где

К - число заходов резьбы (обычно ШВП выполняются однозаходными, т.е. К=1).

P = 2•10³•3.14/1174 = 5.35.

Результат вычисления шага резьбы, полученный в мм, округляем до ближайшего стандартного числа из ряда: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 24. Следовательно, Р = 5.

Полученное значение шага резьбы используется для определения рабочей длины гайки l_р.г.

Приведенный к винту (валу) момент инерции поступательно перемещающихся масс равен, мм⁴:

J_расч = n_y•F_нагр•I²_р.г./q•E_y,

где

l_р.г. = 5.

J_расч = 4•1421•25_./40•2•10¹¹ = 142100/80•10¹¹ = 1.77•10^-8 мм⁴.

Средний диаметр винта определяют по формуле:

d_ср = = = 2.45*10^-4 м.

Значение диаметра винта посредством формулы получаем в метрах,

для удобства дальнейшей работы переводим в миллиметры и округляем до ближайшего большего стандартного значения из ряда: 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100

Следовательно d_ср = 30 мм.

Диаметр шариков равен, мм:

d_ш = k_р•P,

где

Кр - коэффициент шага резьбы, равный 0,6.

d_ш = 0.6•5 = 3 мм.

Определяем угол подъема винтовой линии на среднем радиусе ходового винта по формуле:

ш = arctg (P•K/р?d₀),

где

d₀ - диаметр окружности, на которой располагаются центры шариков (рис 1.4); d₀ считать равное d_cр.

ш = arctg (5/3.14•30) = 3.03°.

Рисунок 1.4 - Геометрия ШВП

Приведенный угол трения качения определяется по формуле:

P_к = arctg (2•f_k/d_ш•sinв),

где

f_k - приведенный коэффициент трения качения (при закаленных винтовых поверхностях HRC > 58 и стальных шариков твердостью HRC > 63 принимают f_k=0,007…0,01 мм);

в - угол контакта шариков с винтом и гайкой; для круглой канавки в =30°.

P_к = arctg (2•0.01/3•0.5) = 0.76°.

Коэффициент полезного действия винтовой пары:

?_вп = tg ш / tg (ш+P_k),

при

ш = 3.03°.

?_вп = 0.05 / 0.06 = 0.83.

Длина развертки рабочей части винтовой шариковой канавки определяется как:

l_p.k.= l_р.г./sinш,

где

l_р.г - рабочая длина гайки = 5.

l_p.k.= 5/0.05 = 100 мм.

Расчетное количество шариков:

Z_p = l_p.k./d_ш = 100/3 = 34.

Уточнение длины гайки производят по формулам:

l_p.k = Z_p* d_ш = 34*3 = 102 мм.

l_р.г = l_p.k* sinш = 102*0.05 = 5.1.

Зазор между винтом (гайкой) и шариком:

Д/2 = 0,04•d_ш = 0.04*3 = 0.12.

Радиус канавки (радиус профиля резьбы винта и гайки) определяется по формуле:

r_ж = 0,51•d_ш = 0.51*3 = 1.53 мм.

Внутренний диаметр винта:

d_в = d_ср-2•r_ж - Д/2 = 30-2*1.53-0.12 = 26.82 мм.

Внешний диаметр винта:

d_н = d_в+2•h₁,

где

h₁ - глубина профиля резьбы у винта и гайки; h₁ = (0,3…0,35) d_ш = 1.

d_н = 26.82+2•1 = 28.82 мм.

3.3 Расчёт геометрических параметров гайки ШВП

Смещение профиля резьбы в радиальном направлении, мм:

B' = *cosв = (1.53 - 1.5)*0.86 = 0.026 мм.

Внутренний диаметр гайки, мм:

D_в = d_cp+2*( B') = 30+2*(1.53 - 0.026) = 33 мм.

Внешний диаметр гайки, мм:

D_н = D_в - 2h₁ = 33 - 2 = 31 мм.

Диаметр окружности, по которой происходит контакт шариков с гайкой, мм:

D_k = d_cp + 2r_ж*cosв = 30 + 3.06*0.86 = 32.63 мм.

Наружный диаметр гайки при расположении в ней возвратного канала, мм:

D = 1.3*D_в+2d_ш+10 = 1.3*33+6+10 = 59 мм.

Наружный диаметр гайки при расположении возвратного канала вне гайки, мм:

D = 1.3*D_в = 1.3*33 = 43 мм.

3.4 Проверочный расчёт передачи по контактным напряжениям

Условие контактной прочности:

у_{H max} = 0.245*n_p* ? [у]_H,

где

у_{H max} - максимальные контактные напряжения, МПа;

[у]_H - допускаемые контактные напряжения, МПа (для винтовых поверхностей винта и гайки твердостью HRC?53 и шариков твердостью HRC?63 допускаемые контактные напряжения равны [у]_H = 3500…5000 МПа);

r_ш - радиус шарика, r_ш = d_ш/2 = 1.5 мм;

r_в - внутренний радиус винта, r_в = d_в/2 = 13.41 мм;

E_y = (2…2.5)*10⁵ МПа;

F_AУ - суммарная осевая сила,

F_AУ = F_нагр+F_н,

где

F_н - сила предварительного натяга, F_н = (0.25…0.35) F_нагр;

n_p - коэффициент нагрузки, определяемый в зависимости от отношения главных кривизн А/Д по таблице 1.

Таблица 1 - Значение коэффициента n_p

А/Д	np	А/Д	np	А/Д	np
1,0000	1,0000	0,2967	0,9262	0,05797	0,7144
0,8459	0,9985	0,2501	0,9067	0,04237	0,6740
0,6816	0,9919	0,2004	0,8766	0,02962	0,6300
0,5022	0,9746	0,1462	0,8386	0,01787	0,5721
0,3410	0,9409	0,09287	0,7774	0,00385	0,4267

Главная кривизна в плоскости наиболее плотного касания:

A = *( - ) = *( - ) = 0.0155 мм.

Главная кривизна в плоскости наименее плотного касания:

Д = *( - ) = *( - ) = 0.296 мм.

А/Д = 0.0155/0.296 = 0.0523.

n_p = 0.7144.

F_AУ = F_нагр+F_н = 1421+0.3*1421 = 1847.3 H.

у_{H max} = 0.245*0.7144* =

= 0.175028* = 4463 МПа.

3.5 Проверочный расчёт винта на статическую устойчивость

Винты передачи подвержены воздействию значительной осевой силы. В зависимости от схемы осевой фиксации вращающиеся винты работают на растяжение или сжатие.

Значение критической силы по Эйлеру вычисляется по формуле:

где

s - коэффициент запаса, (принимаем s = 3);

µ - коэффициент, зависящий от способа закрепления винта (в модернизируемом станке оба конца винта будут жестко заделаны, чему соответствует коэффициент µ = 0,5);

l - длина нагруженного (неопорного) участка винта, l = 2000 мм

Статическая устойчивость обеспечивается, если выполняется условие:

Требуемое условие соблюдается, следовательно, винт проходит проверку на статическую устойчивость.

3.6 Проверочный расчет винта на динамическую устойчивость

Предельную частоту n_пред вращения ШВП регламентируют двумя факторами: критической частотой nкр вращения и линейной скоростью движения шарика. Последнюю, в свою очередь, ограничивают фактором:

Из этого условия следует:

Критическую частоту n_кр вращения вычисляют из условия предотвращения резонанса:

где

- коэффициент, зависящий от способа закрепления винта, ;

K_в - коэффициент запаса по частоте вращения,

В качестве предельной частоты n_пред принимаем наименьшую из двух выше рассчитанных:

Частота находится в допустимых пределах, если:

Требуемое условие выполняется, следовательно, винт проходит проверку на динамическую устойчивость.

Заключение

Вовремя работы над курсовым проектом в соответствии с особенностью конструирования мехатронных модулей и спецификой их применения, в качестве объекта модернизации был выбран токарно-винторезный станок модели 1К620. В ходе выполнения курсового проекта была произведена модернизация шарико-винтовой передачи станка. Для подтверждения правильности выбора проведены необходимые конструкторские и проверочные расчеты.

В результате выполнения курсового проекта были сделаны следующие выводы:

1. Мехатронный модуль движения (ММД) - модуль, который позволяет обеспечивать движение механических объектов регулирования по одной управляемой координате. ММД классифицируются следующим образом: высокооборотные модули, низкооборотные модули, модули линейного движения, цифровые электроприводы.

2. Мехатронные модули линейных и вращательных перемещений обрабатывающих станков позволяют исключить промежуточные механические преобразователи и передачи, повысить точность, быстродействие, снизить потери.

Применение банка данных мехатронных модулей позволяет свести модернизацию оборудования к простому подбору модулей по заданным параметрам и значительно упростить конструкторские расчеты.

Список источников

токарный станок мехатронный кинематический

1. В.И. Анурьев «Справочник конструктора-машиностроителя». Т.1 - М.: Машиностроение, 1992 г.

2. В.И. Анурьев «Справочник конструктора-машиностроителя». Т.2 - М.: Машиностроение, 1992 г.

3. В.И. Анурьев «Справочник конструктора-машиностроителя». Т.3 - М.: Машиностроение, 1992 г.

4. О.Д. Гольдберг, Я.С. Гурин, И.С. Свириденко «Проектирование электрических машин» - М.: Высш. шк., 1984 г.

5. Андросов А.А., Спиченков В.В., Андрющенко Ю.Е. «Основы конструирования машин: Учебное пособие /ДГТУ», Ростов н/Д. 1993 г.

6. А.Г. Косилова, Р.К. Косилова «Справочник технолога-машиностроителя». Т.1 - М.: Машиностроение, 1986 г.

Размещено на Allbest.ru